1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Prendendo spunto da questo intervento di Marco Lorenzi (il punto #1)
viewtopic.php?p=445527#p445527

ho sempre sperimentato l'esatto contrario, ovvero che l'apertura relativa del telescopio influenza il rapporto Segnale / Rumore dell'immagine.

Ma mi capita spesso di imbattermi invece nell'affermazione riportata da Marco.

Qual'e' la verità??
Oppure sono entrambi veri i discorsi e alcuni fattori limitanti (come riportatato nel link della discussione di cui sopra) possono influenzare il risultato?

Io non ho un'esperienza fotografica che mi permetta di emettere sentenze, pero' da quel poco che ho visto mi pare che l'f-ratio sia decisamente importante.

Cosa ne pensate?


PS: Apro una nuova discussione per non "intasare" l'altra e per dargli maggior rilievo.

da parte mia non ho mai fatto comprazioni scientifiche , ma dai risultati che ho riscontrato sin'ora sul campo direttamente che con amici, quando hai rapporti veloci il rapporto S/n è maggiore, a tutto vantaggio di elaborazioni più semplici, (PER ES. ho visto sul campo i lavori fatti con epsilon 180 f2,8 e taka fsq f5, c11, tec 140ed, Rcda10", le differenze ci sono in termini di velocità di acquisizione)
Il Diametro influisce sulla definizione.

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Tutto è relativo. Prendi un ultracentenario che rompe uno specchio: sarà ben lieto di sapere che ha ancora sette anni di disgrazie.
A. Einstein

Cieli Sereni
Vittorino Suma

Sinceramente ho sempre pensato anche io che fosse valida la regola del f/...ora però iniziano a farsi strada diversi dubbi ...
Mi sento abbastanza confuso perchè mi è sembrato, dalle varie esperienze sul campo, che al diminuire del rapporto focale sia sempre scaturito un tempo di posa minore per ottenere lo stesso segnale, secondo la solita regoletta.
D' altra parte la descrizione rilasciata sul link di Marco sembra ottimamente realizzata, anche se le due immagini a fondo pagina le trovo solo superficialmente indicative visto che non sono corredate dai dettagli tecnici se non "medesimo strumento ottico" e "diversa focale".
Per spiegarmi meglio, sarebbe stato interessante riportare anche il metodo utilizzato per ottenere le due focali, barlow o riduttore, tipo di sensore, scala di immagine, differenza temporale tra le due riprese ecc...ma forse tutto questo avrebbe sortito solo l' effetto di confondermi ancor di più.

Sicuramente queste perplessità e questa "diatriba" porterà, spero, ad una delucidazione definitiva in merito alla questione, tutt' altro che di poco conto per noi astrofotografi incalliti.
A tal proposito direi che potrei anche provare un test sul campo con la mia strumentazione visto che non ho ancora messo in vendita il tubo ottico AP130f/9, gemello in quanto apertura al mio setup attuale ma con focale superiore, mentre sarebbe molto chiarificatore un ulteriore test usando due strumenti di identica focale ma con diamentri diversi.
Forse in questo senso lo star party dell' Amiata potrebbe mettere a "disposizione" diversi strumenti per queste prove...

Salutoni

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Equipment:AP 130f/6 AP900GTO STL11K

"Quella del mistero è la migliore esperienza che possiamo avere. È l'emozione fondamentale che veglia la culla della vera arte e della vera scienza." Albert Einstein

Il discorso era già stato affrontato in altra sede ma la conclusione non era stata univoca.
Dobbiamo far un po' di marcia indietro nel tempo tornando a quando si usavano le pellicole.
Perché a quei tempi era necessario un rapporto f/ veloce?
Perché le pellicole soffrivano di difetto di reciprocità per cui con l'aumentare del tempo di esposizione assistevamo a una caudta di sensibilità. La risposta non era lineare.
Tornando ai nostri giorni non abbiamo più il difetto di reciprocità per cui le esposizioni non hanno limiti teorici e possiamo esporre per tutto il tempo che vogliamo (a forza di subframe)
Il risultato è che l'apertura decide il risultato della foto. Maggiore è la raccolta di fotoni e maggiore sarà la quantità di segnale raccolto. Ma ....
C'è un ma ovviamente.
Se noi abbiamo una raccolta di segnale pari a un quadrato di un grado per un grado sia che usiamo un telescopio da 8" f/5 sia che ne usiamo uno da 8" a f/10 vediamo che in quel grado quadrato entrano gli stessi fotoni in quanto è la superficie dello specchio (o della lente) che li focalizza e focalizza tutti i fotoni di quella porzione di cielo.
Per assurdo se usassimo un unico superpixel che mi copra esattamente un grado quadrato conteremmo gli stessi adu.
Ma le dimensioni dei pixel sono diverse nei due casi in quanto quel grado quadrato in un telescopio a f/5 richiede una superficie lineare quattro volte più ampia del tele a f/10
E allora se noi usiamo sempre lo stesso sensore su due tele diversi notiamo che vi sono differenze fra lavorare a f/5 e a f/10 perché il nostro sensore non si allarga a comando ma su quel chip arrivano i fotoni dispersi in modo diverso e su ogni singolo pixel non arriva lo stesso numero di fotoni.
E il numero di fotoni che colpisce ogni pixel modifica il rapporto s/n che è quello che a noi serve.
Per cui ricapitolando se uso dei sensori con la stessa efficienza quantica uno con pixel da 5 micron e uno con pixel da 10 micron, il primo messo a un tele da 8" a f/4 e il secondo messo su un tele a f/8, ambedue composti dallo stesso numero di pixel, avrò che esposizioni similari mi daranno foto similari.
Ma il tutto perché ho cambiato più parametri.
Ma se cambio solo il telescopio a parità di sensore allora avrò un campo inquadrato diverso ma anche una maggior quantità di adu per pixel in quello con rapporto f/più basso, anche se poi riportando alla stessa scala di immagine le differenze verrebbero a sparire
Rileggendo vedo che non sono stato chiarissimo ma a questo punto credo che solo con domande mirate si possano dare ulteriori chiarimenti

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Cieli sereni da Renzo


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intervengo anch'io
quoto una parte del discorso di Marco Lorenzi, il "totale" è al link indicato da christain.



Prendiamo un 20cm f/10 e un 20cm f/5 e montiamoci su lo stesso sensore, da 1 cm di lato
Sull'f/10 i fotoni provenienti dal nostro soggetto si disporranno su un'area che è 4 volte maggiore rispetto all'f/5.
Quindi, semplificando molto, su ogni pixel del sensore arriverà un quarto di energia e, lo stesso pixel, darà una risposta un quarto di volte minore.
dov'è l'errore?

edit: ho scritto contemporaneamentre a renzo

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qa'plà!
Radical chic certified

Ma ion discorso del genere non ha molto senso! (anche se corretto dal punto di vista scientifico i sensore però deve necessariameente avere lo stesso numero di pixel e lo stesso andamento del rumore termico a parità di temperatura e tempo di esposizione)
Perchè?
La maggior parte della gente non dispone di 10 ccd uno per ogni tipo di ripresa (magari slurp!).
Di conseguenza di solito si ha un solo sensore che ha quindi una sola dimensione possibile, quindi se tu prendi quel sensore e lo metti su un 200 mm f10 o un 200 mm f5 le cose cambiano e brutalmente, questo perchè nel primo la focale è doppia del secondo e quindi sul primo la stessa quantità di luce che nel secondo copre il sensore, è distribuita su un'area quattro volte maggiore, ma questo oggetto contemporaneamente è più grande, quindi si può binnare 2x2 ed ottenere una immagine avente lo stessa quantità di segnale dell'f5, ma si sommerebbe anche il contributo del rumore, il rapporto migliorerebbe comunque, ma di certo non avresti lo stesso rapporto dell'immagine del telescopio f5....
Seconda ragione un sensore più grande è un sensore diverso, con un andamento diverso del rumore, di conseguenza è quell'andamento che domina, e come ben sappiamo più il pixel è grande meno è rumoroso di solito quindi già di fatto che un sensore da 8 megapixel di 1 cm o di 2 cm possano avere lo stesso andamento del rumore non è realistico.
Terza ragione anche ammettendo di avere più sensori tutti con lo stesso rapporto ecc, bisogna ricordare che 200 f10 e 200 f5 implica necessariamente uno schema ottico diverso (possono essere entrambi newton ma uno sarà lungo 2 metri e l'altro solo 1) e quiandi ciò implica differeze di planarità ottica vignettatura induzione di aberrazzioni che influiranno (specialmente l'oscuramento ai bordi) in maniera abbastanza pesante su questo rapporto (se no perchè fare il flat?)

Quindi la cosa che conta nella realtà è la dimensione del singolo pixel, ed l'andamento del rumore in funzione di tempo e temperatura!

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Davide Ghiso
Meade Schmidt-Newton 6" (763mm F/5) - William Optics Zenithstar 66 ED - Eq6 skyscan Barlow 2x e 4x apo coma - Oculari meade superploss 26mm
Kellner 20 e 4 mm Ploss 10mm - Hiperion 8mm - Atik 383l+ monocromatic
filtri baader 36mm R,G,B,L,H-alpha - magzero mz_5 bn
Gruppo Astrofili Volontari Ingauni Albenga SV

Davide Ghiso
ma chi sarà mai questo Dario Fo!?

uhm..
siamo d'accordo che se cambio il sensore, posso ottenere lo stesso SNR e quindi che e' indipendente dal F ratio, ma non sono neanche d'accordo che lo SNR dipenda dal diametro.
Se ho un diametro inferiore, raggiungero' una MagLim piu' bassa , una definizione inferiore ma lo SNR non si modifica. (dovrei pensare che foto grandangolari hanno per forza uno SNR basso?)

A mio avviso quando si parla di questa questione bisogna fissare per forza alcuni paramentri, come il sensore del CCD.

A parità di sensore e di esposizione, l'f-ratio modifica lo SNR ? Dall'esperienza direi di si... e anche a logica.
Dall'articolo invece sembrerebbe di no.

pienamente d'accordo Chris.

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Cieli Sereni
Vittorino Suma

Esatto. Concordo pienamente. A parita' di tutto l'f/ratio conta perche' determina la quantita' di luce che raggiunge il singolo pixel.

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Il SNR è dato da vari fattori
Abbiamo il segnale (quello buono) e il rumore (da eliminare il più possibile)
Ma proprio il rumore è dato a sua volta da vari fattori in quanto vi è il rumore di bias, il rumore da riscaldamento, il rumore del cielo (inteso come skyglow e impulsi spuri tipo raggi gamma) tanto per fermarci ai più importanti.
Ovviamente questo rumore in linea di massima non è influenzato dall'apertura o almeno i primi due fattori.
Mentre il segnale buono è influenzato dall'apertura in quanto a parità di tempo di integrazione il numero di fotoni che raggiunge il singolo pixel si quadruplica, a parità di lunghezza focale, se si raddoppia l'apertura.
Ne consegue che se chiamiamo S1 il segnale con lo strumento a bassa apertura, B1 il suo rumore di Bias, R1 il suo rumore dovuto al riscaldamento dell'elettronica e N1 il residuo rumore avremo che il suo rapporto sarà S1/(B1+R1+N1)
Parimenti per il telescopio a grande apertura avremo S2/(B2+R2+N2)
Ma poiché B1=B2 e R1=R2 la formula diventa S2/(B1+R1+N2)
Ammettendo che il rumore N funzioni lineramente con il segnale (ma sappiamo che non è proprio così) avremo che S2=4*S1 e N2=4*N1
Da qui S2/(B1+R1+4N1)
Ma se S2=4S1 il rapporto S/N del secondo strumento avrà un miglioramento in quanto con un incremento del segnale di 4 volte non abbiamo un incremento del rumore di 4 volte (per ogni componente di rumore)
Ne consegue che il rapporto S/N su uno strumento più grande è migliore

Ovviamente l'esempio non è rigorosissimo ma in prima approssimazione i valori sono corretti

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Cieli sereni da Renzo


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